Диагноз от нейросети. Выявлять болезни теперь можно по капле жидкости

Ученые Пензенского госуниверситета научили нейросеть диагностировать патологии по капле жидкости с точностью до 99%. Такой подход позволит выявлять различные заболевания на начальной стадии за несколько минут. Например, хроническую сердечную недостаточность. Всего лишь по капле крови. Кроме того, предложение ученых поможет отказаться от дорогостоящих лабораторных анализов. Об этом aif.ru рассказали в пресс-службе Минобрнауки России.

Сердце оценит нейросеть

Метод основан на принципе тензиометрии. Что это такое? В процессе тензиометрии определяются деформации, вызванные механическим напряжением. Метод применяется в различных устройствах и приборах: весах, манометрах, динамометрах. С его помощью оценивают напряжение в деталях, конструкциях, применяют в медицине и ветеринарии.

С помощью тензиометра ученые исследовали динамическое и равновесное поверхностное натяжение жидкой части крови или лекарственного препарата. Жидкость все время исследования находится под наблюдением видеокамеры прибора. Он автоматически регистрирует, как изменяются форма и объем капли. На основании этого программное обеспечение прибора автоматически рассчитывает величины тензиометрических показателей. Эти показатели отличаются у больных и здоровых людей, у качественного и некачественного препарата. Любое отклонение может свидетельствовать о наличии патологии или фальсификата.

Далее полученные данные анализирует обученная айтишниками ПГУ нейронная сеть. В базу данных для обучения нейронной сети включили показатели сыворотки крови 65 условно здоровых людей в возрасте от 44 до 72 лет и 67 добровольцев с ишемической болезнью сердца от 44 до 76 лет. Исследования проводились в Центральной научно-исследовательской лаборатории Донецкого национального медицинского университета имени М. Горького и специализированной лаборатории ПГУ с использованием аппаратно-программного комплекса. Нейронные сети разрабатываются на кафедре «Компьютерные технологии» ПГУ.

Программа сравнивает эталонные характеристики — величины тензиометрических показателей сыворотки крови здоровых людей — со значениями изучаемого образца — сывороткой добровольцев с ХСН. В 99% случаев искусственный интеллект выдает верный диагноз. Кроме того, нет необходимости проводить дополнительный забор анализов у пациента, потому что для тензиометрического теста достаточно в прямом смысле одной капли биологической жидкости. В случае с ХСН — крови.

Быстрее, точнее, дешевле

«Наша разработка дешевле известных и общепринятых методов диагностики. На основе одного тензиометрического анализа можно установить ХСН с точностью 99%. В то время, как обычно для постановки диагноза делается минимум три анализа: общий и биохимический анализ крови и мочи. Это требует большого количества и сотрудников, и необходимой аппаратуры», — рассказал aif.ru доктор медицинских наук, профессор кафедры «Анатомия человека» ПГУ Олег Зенин.

И это только начало. В планах ученых — распространить научный интерес на другие биологические жидкости: мочу, спинномозговую жидкость, пот и т. д. Благодаря тензиометру станет возможным распознавать неврологические, онкологические, кардиологические заболевания на ранней стадии.

По словам ученого, для каждой патологии разрабатывается уникальная математическая сетка — рекуррентная нейронная сеть. Разработчики настраивают параметры математической модели — нейросети — на большом количестве размеченных обучающих примеров. В ПГУ уточнили, что рекуррентная сеть реализована с использованием свободно распространяемых библиотек TensorFlow и Keras.

Также метод позволяет обнаружить фальсификат лекарств. Исследователи уже получили патенты на свои изобретения. По их словам, аналогов им нет.

Кроме того, в ПГУ планируют модернизировать тензиометры. В результате чего прибор будет стоить в два раза дешевле, а время анализа уменьшится.

В ближайшее время новый метод диагностики будет внедряться в больницы — клинические базы Медицинского института Пензенского госуниверситета.